专利名称：集成有耦合器的变压器的制作方法
技术领域：
本发明涉及集成有耦合器的变压器，尤其涉及用于处理电力线通信的 集成有耦合器的变压器。
背景技术：
电力线通信(PLC, power line communication)技术4吏得可以经由 用于提供电力的电力线进行通信，并由于i更置容易、使用方便、安装便宜 等各种优点而在实践中得到广泛使用。
特别地，将用于构造电力设备的管理和监视系统以实现稳定的电力供 应的通信网络用作提供增值服务和客户端(通常是指作为电力公司所提供 的电力的终端用户的家庭、企业、建筑物等)的远程监视的通信网络。
然而，因为具有高频带特征的电力线通信信号不能通过变压器，所以 针对高压电力线通信和低压电力线通信来说，电力线通信被不同地进行。
在这点上，对于以客户端位于变压器下游侧来构造通信线的低压电力 线通信，通信容量被P艮制于安装有变压器的单个电杆，使得尽管有技术优 点，但经济效率低。为了解决该问题，传统技术试图如图l所示那样与用 于监视电子设备的高压电力线通信进行互锁(interlock),但为达此目的， 需要在安装有变压器的电杆1上的高压网络上安装单独的高压耦合器2。
然而，在高压网络上安装高压耦合器2会遇到安装困难、缺少安装空 间、安装和构造成本高等问题，从而不能对现有技术中的问题提供基本的 解决方法。
发明内容
进行本发明来解决上述传统技术的问题，且本发明的一个方面是提供 一种包括用于处理电力线通信信号的耦合器的变压器。
根据本发明的一个方面，提供一种集成有耦合器的变压器，用于在高压和低压电力线通信之间进行互锁。该集成有耦合器的变压器包括传感 器单元，其包括用于获取管理电力质量和负载所需的电力状态信息的电力 传感器，以及用于获取变压器状态信息的变压器监视传感器；低压和高压 电力线通信模块，用于使用低压电力线或高压电力线以远程传输方式发送 电力状态信息和变压器状态信息，并经信号放大从低压电力线到高压电力 线或从高压电力线到低压电力线发送通信信号；分别连接到低压和高压电 力线通信模块的低压和高压电力线通信耦合器，用于对配电线执行通信信 号的插入或提取；以^合到传感器单元以及低压和高压电力线通信模块 的微控制器，用于对从传感器单元获得的信息进行处理并将处理过的信息 提供^^氐压和高压电力线通信模块。
该电力传感器可以包括电流传感器或电压传感器，且变压器监^L传感 器可以包括温度传感器或油传感器。
当在另一个通信网络上使用电力状态信息、变压器状态信息以及电力 线通信信号时，可以使用诸如USB、 RS232、 UART、以太网等的外部通 信接口。
该集成有耦合器的变压器还可以包括经由接口连接到传感器单元的 模拟/数字转换器，用于从传感器单元接收模拟信号，并将所接收的模拟 信号转换成数字信号；数字信号处理器，用于处理和分析由模拟/数字转 换器转换的数字信号；以及存储器，用于存储由数字处理单元处理的信息。
该耀:控制器可以对由数字处理单元处理的信息进行管理。
该低压耦合器和低压电力线通信模块被设置于变压器的外部。
由于技术上的问题，对于低压电力线通信和高压电力线通信，传统变 压器以不同的方式分开进行工作，与此不同，通过集成耦合器，本发明的 变压器允许在单个系统中进行低压电力线通信和高压电力线通信，从而实 现了提高的硬件集成度、减小的尺寸、提高的管理和安装效率、以及减小 的成本。
此外，本发明的变压器使得可以在高压和低压之间容易地进行互锁， 使得可以使用高压电力线通信容易地建立带有邻近该变压器的客户端的 通信网络系统，从而实现系统容量的显著提高。
此外，基于通信网络容易建立这个优点，本发明的变压器使得可以使 用电力线通信技术将遍布全国的变压器的状态信息发送到管理系统，从而 使电力线的使用价值最大。
根据下面结合附图给出的对示例性实施例的说明，本发明的上述和其
它目的、特征和优点将变得明显，在附图中
图1是使用高压电力线和低压电力线建立的传统电力线通信系统的 示例图2 ^!^L据本发明一个实施例的集成有耦合器的变压器的示意性框
图3是示出根据本发明一个实施例的用于电力线通信的集成有耦合 器的数字变压器的配置和信息流的框图；以及
图4是根据本发明一个实施例的通过高压电力线和低压电力线之间 的互锁而运转的远程测量系统的视图。
具体实施例方式
下文中将参考附图详细说明本发明的示例性实施例。在本发明的说明 书中，为清ft^见，将省略对已知功能或部件的详细说明。
图2是才艮据本发明一个实施例的集成有耦合器的变压器的示意性框图。
在图2中，变压器包括用于获得变压器状态信息的传感器单元、用 于处理所获信息的微控制器(见图3)、耦合器以及用于经由电力线通信 发送信息的电力线通信模块。同时，尽管图2示出在本实施例中通信系统 箱被附加在了变压器箱的外部，但通信系统箱也可以被置于变压器箱内 部。
传感器单元不仅被连接到电流变换器/电势变换器器(CT/PT， current transformer /potential transformer )，而且也被连接到设置在本实施例中 位于变压器的外部的通信系统箱的内部的电力线通信调制解调器。
图3是示出根据本发明一个实施例的用于电力线通信的集成有耦合 器的数字变压器的配置和信息流的框图。
在图3中，根据本实施例的用于电力线通信的集成有耦合器的数字变 压器包括传感器单元100。传感器单元100包括用来获得电力状态信息 的电力状态传感器(例如，电力传感器包括电流传感器、电压传感器等)，
6该电力状态信息将用于电力质量和诸如电压、电流、频率、功率因数等负
载的管理；以及用来获得诸如温度、油等变压器状态信息的变压器状态传 感器(例如，变压器监视传感器包括温度传感器、油传感器等)。
此外，变压器包括模拟/数字转换器(A/D转换器)300，该转换器经 由连接到传感器单元100的接口 200来从传感器单元100接收模拟信号， 并将该模拟信号转换为数字信号。
此外，变压器包括数字信号处理器400，该处理器经由接口 200连接 到传感器单元100，以处理和分析由模拟/数字转换器300转换成的数字信 号。
由数字信号处理器400处理的各种信息被存储在存储器500中。
变压器还包括连接到数字信号处理器400的微控制器600，该微处理 器600用于处理和分析数字信号。
另外，变压器包括用于经由配电线进行所分析信息的通信的电力线通 信模块700和701。
此外，变压器包括将通信信号插入到配电线或从配电线提^it信信号 的电力线通信耦合器800和801。
接下来，将更详细说明根据本发明实施例的集成有耦合器的变压器的
配置和^Mt。
如图3中所示，传感器单元100包括电流传感器、电压传感器、温 度传感器、油传感器等。电流传感器和电压传感器分别用iM^测电流和电 压。
此外，传感器单元100的温度传感器测量变压器的内部温度。如果变 压器为油变压器，则油传感器检测变压器内的变压器油的特性，以指示变 压器油的性能的减退和变压器油的短乏。
如上所述，由构成传感器单元100的电流传感器、电压传感器、温度 传感器或油传感器所获得的模拟信号由经接口 200连接到这些传感器的 A/D转换器300转换成数字信号。
然后，由A/D转换器300转换成的数字信号通过数字信号处理器400 进行处理，以转换成对管理者有用的信息。
此夕卜，连接到数字信号处理器400的微控制器600对经数字信号处理 器400转换成的有用信息进行管理，并且微控制器600被连接到诸如UART、 GPIO、以太网、USB等的外部通信接口，以处理与其相关的信 息。
当电力状态信息、变压器状态信息以及经由高压电力线(或低压电力 线)获得的电力线通信信号在另一个通信网络上使用时，使用诸如USB、 RS232、 UART、以太网等的外部通信接口。
连接到微控制器600的存储器500存储由数字信号处理器400所转换
的信息，以;M目关变压器的诸如制造日期、安装日期等信息，使得通过经
电力线通信模块701经由现有骨干网络向管理服务器卯0发送信息可以高 效地对变压器进行管理。
电力线通信模块用来将由微控制器600处理过的信息或存储器中存 储的信息转换成适合通信的信息，或将经由电力线接收到的通信信号转换 为数字信号。
此外，电力线通信模块用来再现从低压电力线(或高压电力线)接收 到的电力线通信信号，并将再现的电力线通信信号作为高压(或低压)电 力线通信信号进行转送。同样，经电力线通信模块转换后的通信信号经由 耦合器以模拟信号的形式施加到电力线。
图4是使用根据本发明实施例的集成有电力线通信耦合器的变压器 建立的示例性系统的示意图。
参考图4，首先将经低压电表(A、 B、 C、 D…)的每一个获得的远 程测量信息经由低压电力线L发送到如上所述构造的变压器，该远程测 量信息在变压器中和变压器状态信息一起由微控制器进行处理，然后经由 设置在变压器内部的耦合器发送到高压电力线H。
该信息(远程测量结果及变压器信息)在被从上述多个变压器提取出 之后，经由高压网络收集在某个变压器中，然后经由现有骨干网络枕t送 到服务器900。
同样，本发明的变压器可以显著提高低压电力线通信系统的容量，并 允许在低压网络和高压网络之间容易地进行互连。此外，通过建立通信网 络可以管理和监视变压器的信息。
根据上面的说明可见，通过解决通信信号不能通过传统变压器的电力 线通信问题，本发明的变压器可以提供低压电力线通信和高压电力线通信 之间容易的互锁。
8换言之，传统变压器对于低压电力线通信和高压电力线通信来说是以 不同方式分开进行工作的，与此不同，根据本发明的变压器合并了耦合器， 该耦合器能够允许电力线通信信号通过变压器，使得可以在低压电力线通 信和高压电力线通信之间进行容易地互锁，从而提高低压电力线通信系统
的容量，同时为客户端提^H更宜的通信服务。
例如，尽管在现有技术中，在远程测量系统的结构中需JH"吏每个安装 有变压器的电杆都具有骨干网，但本发明使得可以通过高压线将由各安装 有变压器的电杆所收集的远程测量信息被收集在单个变压器中，从而可以 预期在通信网络的使用和操作成本方面会有创新的结果。
此夕卜，基于通信网络容易建立这个优点，本发明的变压器使得可以利 用电力线通信技术将遍布全国的变压器的状态信息发送到管理系统中，从 而使电力线的使用价值最大。
尽管参考实施例和
了本发明，但本发明不限于这些实施例和 附图。应该理解，本领域的技术人员可以做出各种变型和改变，而不离开 由所附权利要求书所限定的本发明的实质和范围。
9
权利要求
1. 一种集成有耦合器的变压器，用于在高压和低压电力线通信之间进行互锁，所述变压器包括传感器单元，所述传感器单元包括用于获取管理电力质量和负载所需的电力状态信息的电力传感器，以及用于获取变压器状态信息的变压器监视传感器；低压和高压电力线通信模块，用于使用低压电力线或高压电力线以远程传输方式发送所述电力状态信息和所述变压器状态信息，并经信号放大从所述低压电力线到所述高压电力线或从所述高压电力线到所述低压电力线发送通信信号；分别连接到所述低压和高压电力线通信模块的低压和高压电力线通信耦合器，用于对配电线执行通信信号的插入或提取；以及耦合到所述传感器单元以及所述低压和高压电力线通信模块的微控制器，用于对从所述传感器单元获得的信息进行处理并将处理过的信息提供给所述低压和高压电力线通信模块。
2. 根据权利要求1所述的集成有耦合器的变压器，其中，所述电力 传感器包括电流传感器或电压传感器，且所述变压器监视传感器包括温度 传感器或油传感器。
3. 根据权利要求l所述的集成有耦合器的变压器，其中，当在另一 个通信网络上使用所述电力状态信息、所述变压器状态信息以及所述电力 线通信信号时，使用从USB、 RS232、 UART和以太网中选择的外部通信 接口。
4. 根据权利要求l所述的集成有耦合器的变压器，还包括经由接口连接到所述传感器单元的模拟/数字转换器，用于从所述传 感器单元接收模拟信号，并将所接收的模拟信号转换成数字信号；数字信号处理器，用于处理和分析由所述模拟/数字转换器转换的数 字信号；以及存储器，用于存储由所述数字处理单元处理的信息，其中，所述微控制器对由所述数字处理单元处理的信息进行管理。
5. 根据权利要求1所述的集成有耦合器的变压器，其中，所述低压耦合器和所述低压电力线通信模块^L设置于所述变压器的外部。
全文摘要
公开了一种集成有耦合器的变压器，用于处理电力线通信。该变压器包括传感器单元，用于获取电力和变压器状态信息；低压和高压电力线通信模块，用于经由低压或高压电力线发送电力和变压器状态信息，并经信号放大从低压电力线到高压电力线或从高压电力线到低压电力线发送通信信号；连接到低压和高压电力线通信模块的低压和高压电力线通信耦合器，用于对配电线执行通信信号的插入或提取；以及微控制器，用于对来自传感器单元的信息进行处理并将处理过的信息提供给电力线通信模块。该变压器使得可以使用高压电力线通信容易地建立带有邻近该变压器的客户端的通信网络系统，显著提高系统的容量。
文档编号H01F27/40GK101477882SQ20081016148
公开日2009年7月8日 申请日期2008年9月27日 优先权日2007年9月28日
发明者崔孝烈, 明鲁吉, 朴昞晳, 金荣铉 申请人:韩国电力公社